橡胶硬度测量不确定度的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇橡胶硬度测量不确定度的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文根据测量不确定度的评定原理，分析了橡胶邵氏硬度计测量不确定度的来源，并做出了定量分析，进而合成了标准不确定度。橡胶硬度试验不确定度的存在要求在试验过程中严格按照标准进行试验，以提高试验的准确性。

关键词：不确定度；邵氏硬度计；橡胶

中图分类号： C35 文献标识码： A

1. 引言

橡胶的硬度值表示其抵抗外力压入也就是反抗变形的能力，其值的大小与橡胶的软硬程度有关，根据硫化橡胶硬度大小可以判断半成品的混炼质量及硫化程度，因而硬度检测作为橡胶的最基本物理性能试验之一，具有判断橡胶产品硫化情况及控制生产工艺的作用。橡胶邵氏硬度测试结果的准确性取决于各种试验参数，例如试验温度、测试时间、试验仪器的准确性等。

本文主要对橡胶硬度测试的影响因素进行分析，并对测试结果的不确定度分析提供参考，以提高试验结果的可靠性。

2. 试验方法

试验前检查硬度计指针是否调零，并检查压针于玻璃面上是否指向100度，若不能指向零位和100度，那么就要对硬度计进行调节。测量步骤是将试样平放在仪器的工作台上，在弹簧试验力作用下将压针垂直压入试样表面，当压足表面与橡胶试样表面完全贴合时，保持3s时间进行读数，试样上的每一点只允许测量一次，点与点之间的距离至少6mm，以邵氏硬度计指针的相对刻度为测定值，每个试样的测量点为5个。

3. 不确定度来源分析

橡胶硬度测试不确定度[1]的来源由以下几部分组成：邵氏硬度计测量的重复性引入的不确定度；试验温度引入的不确定度；硬度测试时读数时间引入的不确定度；硬度计引入的不确定度。

4. 各种不确定度的确定

4.1邵氏硬度计测量的重复性引入的不确定度分量

首先本试验选择一块尺寸为35mm×25mm×8mm的硫化橡胶作为试验样品，样品在23℃、50%RH的环境下调节24h后进行测试[2]。用邵氏硬度计在试样表面的不同位置测量10次，并进行读数，其数值如表1所示：

表1测量数据

测量结果的算术平均值为：

标准偏差为：

在实际测量中，同一试样一般进行5次测试作为试验标准差，这样测量的重复性引入的标准不确定度为：

4.2 试验温度引入的不确定度

由于连续10次测量的时间较短，在此过程中的温度和湿度变化很小，故可以忽略不计。

4.3 硬度测试时读数时间引入的不确定度

根据GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验第一部分：邵氏硬度计法（邵氏硬度）》[3]中的要求，加弹簧试验力应使压足和试样表面紧密接触，当压足和试样紧密接触后，在规定的时刻读数，即3s这一刻读数，目前我国所使用的硬度计未安装计时装置，这就在试验中造成了读数的滞后性，本试验采用数显式橡胶硬度计[4]，其最小分度值为0.1HA，区间半宽度为0.05HA，该误差可以被认为是服从矩形分布，包含因子为，则由弹簧试验力保持时间带来的误差引起的不确定度为：

4.4 硬度计引入的不确定度

在GB/T531.1中规定了邵氏硬度计压针的具体尺寸与允许误差，表2为压针结构尺寸。

表2 压针结构尺寸

据此可以判断压针直径引入的不确定度和压针最大伸出量引入的不确定度[5]是成正态均匀分布。

压针直径的最大误差为0.15度/mm，区间半宽度为0.15度/mm，则压针直径的不确定度为：

压针最大伸出长度的最大误差为0.02度/mm，区间半宽度为0.02度/mm，则压针最大伸出长度的不确定度为：

硬度计引入的不确定度为：

5. 橡胶邵氏硬度测试的不确定度

根据以上的分析，橡胶邵氏硬度测量的合成不确定度[6]为：

在当置信水平为95%，时，其扩展不确定度

橡胶邵氏硬度的最后结果为：HA

6. 结论

在采用邵氏硬度计对橡胶进行检验的过程中，橡胶试样的表面状态、测试时间、测试仪器等的准确度对试验的结果都有影响，此外还有加荷速度、主轴垂直度等误差引起的不确定度，因其影响量极小，故忽略不计，因此在试验过程中要严格按照标准进行试验，以提高试验数据的准确性。

参考文献

[1] 张海滨，王中宇，刘智敏.测量不确定度的验证研究[J].计量学报，2007，3 （28）：193 -197.

[2] GB/T2941-2006《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3] GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验第一部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4] JJG304-2003《A型邵氏硬度计检定规程》[S].北京：中国计量出版社，2003.

[5] JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》[S].北京：中国计量出版社，1999.

[6] 国家质量技术监督局计量司组编.测量不确定度评定与表示指南[M].北京国家质量监督局.2005：35-45.